卫星导航抗干扰技术应用

信息通信

INFORMATION & COMMUNICATIONS 2018

(Sum. No 183)

卫星导航抗干扰技术应用

陈建虎

(广州海格通信集团股份有限公司，广东广州510663 )

摘要:卫星导航定位系统提供精确的位置、时间和速度的同时，存在着信号微弱，易受干扰的天然弱点。在定位导疏过程 中，导抗接收机的抗干扰能力是决定导航定位服务可用性的关键因素，伴随着卫星导航的推广应用和深入研究,抗干扰 技术不断迭代更新。文章对卫星导航系统的抗干扰接收技术进行分析。关键词:卫星导航系统;接收技术;抗干扰技术;应用

中图分类号:TN967.1 文献标识码:A

文章编号:1673-1131(2018 )03-0231抗干扰技术分析

抗干扰狱是IEM导航系统接收机抑制干扰信号的关键， 当前研究应用比较热门的抗干扰技术主要有以下几种：

(1)虚拟卫星法

虚拟卫星法是在卫星导航抗干扰接收系统中广泛应用的 一种方法，利用小型无人机或者地基发射装置播发模拟卫星

信号，增强导航接收机的接收信号进而改善信噪比，从而实现 抗干扰的目的。

⑵天线抗干扰法

天线抗干扰法是卫星导航抗干扰系统中的关键技术，其 应用具有多种优势，技术操作简单，成本相对较低。天线抗千 扰法可以通过提升波速发生量的方式来完成天线阵元的加权 工作，从而将外界干扰信号的强度控制在较小的范围，减小或 避免对导航接收机的影响。

(3)扩展频谱抗干扰法

这种方法可使导航接收机有效抑制干扰信号。采用直接 序列扩频，当接收机解扩之后将有用的信号变成了窄带信号， 原来一些频带比较窄的干扰信号就会变成宽带信号，从而使 得信号中的大部分能量都被窄带滤波器滤除掉，提高了信千 比。当前扩展频谱抗干扰法的应用十分广泛，尤其是在工业 领域普及程度很高。

⑷光通信技术

光通信技术是卫星导航干扰接收系统的主要技术之一， 是结合现代科学技术产生的一种新技术。与传统的卫星导航 抗干扰技术相比较而言，光通信技术更髙效、科学，但是其原 理相对复杂，应用成本相对较高，当前还处于推广阶段。(5)编码调制技术编码调制技术在卫星导航抗干扰接收系统中的应用，可 以借助卫星导航系统的修正、调整、编排优势，增强抗干扰接 牧系统稳定工作的持续性。

2抗干扰导航接收机实现

(1)波束形成抗干扰方法

形成抗干犹波束并借助惯性测量数据或者卫星历史数据， 可以抵御和消除外界的干扰信号，从而提高导航接收机的抗 干扰能力，其工作原理如图1所示。

卫星信号和干扰信号都会通过全向天线阵列进入大动态 射频转换器前端，大动态射频转换器对射频信号进行初步处 理再移交后端的数模转换器。大动态射频转换器的设计，可

以采用自动增益控制技术，在射频与中频之间设置多个程控 衰减器,每一个衰减器都会使得信号逐渐衰减变小，而且信号 是逐级衰减，防止其中的敏感元件出现饱和状态。这种衰减

230

结构是比较灵活的，可以对进入模数转换器的信号电平进行精 确控制，实现对信号与噪声之间的比值的优化。当射频转换器 把信号变成中频的时候，数字化中频信号就会进入波束形成算 法模块，同时，在惯性测量数据可用的情况下，还可以从惯性测 量数据获得自身的姿态信息，并且可以结合卫星历史数据,通

碰束控制模块产生波束自适应控制权值，然后将该值传输到 波束形成算法模块中，波束形成算法模块根据波束自适应控制 权值，对数字化中频信号进行自适应滤波，可以降低或者消除 进入导航接收机的干扰信号影响。波束形成算法模块可以对 输入的数字中频数据进行处理，并且可以得到所有通道的数字 波束总和，根据这个值再进入导航接收机的捕获跟踪模块。在 整个传输过程中，波束形成算法模块可以同时对都不同方向的 波束进行控制，在卫星信号中如果存在干扰信号，则该模块可 以对数据中的干扰成分进行降低或者完全消除，从而减少干扰 信号对卫星信号带来的影响，得到更准确的定位结果。

f•af\\K.m.数卞波

$

}2i收

換IJL

胳w

■WttWMOMU)

波屯ft衲

致抿

图1波束形成抗干扰原理图

(2) 自适应零陷抗干扰方法

如果缺乏惯性导航设备、电磁罗经等设备的惯性测量数 据，导航接收机很难确定卫星接收天线的姿态。此种情况下, 自适应零陷抗干扰方法更合适，这种方法的基本原理是功率 倒置算法，确保期望信号增益为常数时输出的功率最小。按 照功率倒置算法所形成的天线方向图，可以在各个挪方向 上产生对应的零陷，零陷与干扰信号的强度成正比。当卫星 信号从空中传输到导航接收机的天线时，信号电平会衰减得 十分微弱,甚至低于噪声，所以算法不会剔除有效的卫星信号。 算法在强干扰方向上产生零陷’可以有效抑制干扰信号的影 响，提髙导航接收机的信噪比。

(3) 抗干扰导航接收机实现技术

从抗干扰导航接收机的结构来看，卫星导航系统的抗干 扰导航接收机主要有两个模块，一个是自适应抗干扰模块,— 个是基带接收机模块。自适应抗干扰模块中一共有7组天线, 这些天线的数据经过采集之后，可以通过FPGA的SRAM存 储器将数据转存送入DSP中，再对数字进行加权计算，另外也

2018年第3期 (总第 183 期） 信息通信

INFORMATION & COMMUNICATIONS 2018

(Sum. No 183)

试论内话系统中比选及语音增强技术

燕俊峰

(中国民用航空新a空中交通管理局,乌鲁木齐830000)

摘要:众所周知，在一般的空中交通管制系统中，管制人员与飞行人员之间想要进行沟通必须要要措助地空语音通信来 完成，采用这种方式的主要原因在于其具有一定的可靠性与穗定性，同时语音质量在一定标准内，成为目前比较火热的 一种地空语音通信方式。但是在传递消息过程中也会受到一些因素影响，例如:视距传播与地形，正是由于在这些 场所中噪音必不可免才妨碍了语音识别技术的应用。文章主要探究内话系统中比选及语音增强技术，希望通过语音增 强技术在最大程度上减少嗓音。

关键词：内话系统;语音;增强技术;比选技术中图分类号:TN912.3 文献标识码:A

文章编号:1673-1131(2018)03-0231-02

变得更弱，无法确保通信系统的质量。因此，针对这些问题也 有一些解决方法，例如:通过比选系统来改善信号质量。比选 系统范围较广，由不同地理位置的接收机共同组成，同时这些 接收机具有覆盖通信区域的功能，基站会收到很多信号，在这 其中选择一路最好的信号，这就是比选技术的主要来源。另 外还可以通过比选器来对比选质量进行监视，这样确保信号 能够在一定范围内。比选方式通常分为两种，应用精确的信 噪虽然是很好的办法但会加大比选器的成本，适用于对于安 全性要求髙的场所，像是在空管领域便可以采用标准型能偏 低一些的比选器，这样能够减少成本，这更加适用于要求不髙 的场所。比选系统分为单站点与多站点，多站点系统中有多 个比选接收机在不同服务区内，依据区域的大小与地理位置 来配备质量良好的接收机获取最佳信号。单站点系统具有一 定的优势且成本较低，在一个区域安装多个接收机，通过与无 向天线的连接，其他区域都能够获得信号[1]。

(2)比选技术的优缺点〃比选技术地优缺点共存,比选技

语音识别系统在导航系统、语音控制等系统当中得到了愈 加广泛的应用•因此对语音识别技术尤其针对语音增强技术 提髙该技术的稳定性就显得尤为重要，与此同时语音増强也有 非常广阔的发展前景•当前人工比选方式一不再受用于现代 交通管制系统中，取而代之的是自动比选技术，在此过程中需要 进行优选，将多路信号作比较，将最完善的信号呈现给管制员进 行监听，这是在语音在进入语音交换系统前期需要完成的事情。 同时这么做还不够,一般情况下语音会受到干扰，出现噪音，这 在一定会影响黯的质量，因此，

情况下需要采用

语音増强技术，这在空中交通管制系统中有着巨大作用。

1比选技术的相关内容

(1)比选技术。在正常的移动通信系统中高功率基站与低 功率便捷、移动单位共同组成称为无线电系统,高功率基站能 够确保某一个区域的信号质量达到一定标准，但是移动单元 的区域信号相对较差,由于功率较低，并且还会受到一些其他 因素的影响像地形与障碍物等，在信号传输过程中信号就会

可以利用上次计算所得到的权值在FPGA中对当前采样的数 据做波束形成或者零陷滤波处理，最终生成I、Q两路基带信 号。如果采用波束形成抗干扰算法，则需要从惯性测量数据中获得相应的平台信息，并且要从flash存储器中获得更多卫 星历史数据，用于计算出波束的方向矢量。如果采用自适应 零陷抗千扰算法，则可以直接利用采样得到的数据进行计算。 在实际计算过程中,I、Q两路基带信号可以通过上变频还原为 中频数据，当前广泛使用的中频接收机可以实现定位和跟踪。

下图2为基带接收机模块框图。

Q两路信号进行跟踪，还能结合CPU芯片送来的惯性测量信

息，提高系统的准确性。测试接口是接收机模块和计算机之 间的交互接口，用户可以从上位机观测到接收机模块的输出结果。如果将自适应抗干扰模块和基带接收机模块看成两个 相互的组件，则可以通过上变频与下变频模块相连，从而 形成完整的导航接收机。抗干扰模块和基带接收机模块 设计，有利于采用技术成熟的现成模块进行抗干扰导航接收 机的集成设计，在工程应用中可以缩短抗干扰导航接收机的 开发设计时间。3结语

综上所述，卫星导航系统提供的位置、时间和速度等参数 广泛应用于各个领域。同时由于卫星信号较弱，接收环境复 杂，易受干扰，影响导航接收机稳定可靠的定位解算，因此抗 干扰技术是设计过程中的关键，也是卫星导航系统必须解决 的问题。当前卫星导航系统的抗干扰导航接收机功能完善, 模块集成度髙，可以实现良好的抗干扰效果。参考文献：

[1] 王晓君，张伟,杜萌萌.北斗卫星导航系统的应用及其抗干

扰技术[J].河北工业科技，2014(05).

图2基带接收机模块框图

如图2所示，在基带接收机模块中，FPGA芯片可以对I、[2] 何永前.北斗卫星导航系统抗干扰技术研究与实现[J].舰

船电子工程>2017(01).

231